鐵基高溫合金矩形環(huán)件各向同性的軋制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鐵基高溫合金矩形環(huán)件的乳制方法，特別是涉及了一種鐵基高溫合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法。
【背景技術】
[0002]環(huán)形件乳制是目前生產高性能無縫環(huán)件最為有效的手段之一，在航空、航天等諸多領域獲得廣泛應用。對于矩形環(huán)件的生產多以徑向乳制方式進行，環(huán)件與坯料采用等高設計，錐輥僅起到防止環(huán)件攀升和限制環(huán)件高度增加的作用，軸向的變形量較小，導致環(huán)件的徑向力學性能與軸向力學性能相差較大。隨著環(huán)乳技術的發(fā)展和進步，人們逐漸掌握了徑/軸雙向的乳制成形方式，該方式生產的矩形環(huán)件，其軸向力學性能得到了很大程度上的改善，但是，依然不能保證環(huán)件在各個方向的力學性能達到一致。其原因在于，徑向進給與軸向進給均會使金屬材料向環(huán)件的切線方向流動，在切線方向形成了鍛造流線，從而使得切線方向的力學性能要遠遠好于徑向和軸向的力學性能。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鐵基高溫合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法，通過改變乳制時材料的流動方向，使矩形環(huán)件各向力學性能保持一致，從而提高矩形環(huán)件的綜合力學性能。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明所述鐵基高溫合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法，其技術方案包括以下步驟:
[0005]將按規(guī)格下料的鐵基高溫合金棒材加熱至鍛造溫度，經鐓粗、沖孔、預乳后，制成高度為H1、厚度為B1、外徑為Ri的矩形環(huán)坯；
[0006]將所述矩形環(huán)坯裝入環(huán)乳機上，芯輥從矩形環(huán)坯的中間穿過，驅動芯輥并帶動矩形環(huán)坯向主輥靠近，再驅動錐輥靠近矩形環(huán)坯的另一邊，上下錐輥將矩形環(huán)坯夾在中間；當矩形環(huán)坯放平后，驅動錐輥抬升h = 5mm?10mm，使矩形環(huán)坯發(fā)生傾斜；啟動環(huán)乳機進行乳制，調整主棍的轉速r= 1.0rad/s，以驅動力Fi = 410KN?442KN使芯棍以vi = 2.5mm/s的進給速度朝徑向進給，徑向進給的總量，以驅動力F2 = 340KN?374KN使錐棍以V2 = 1.5mm/s大小的進給速度朝軸向進給，軸向進給的總量S2 = H1-H2+(Bi X h) /2Ri，式中，B1為矩形環(huán)坯的厚度、B2為矩形環(huán)件的厚度、H1為矩形環(huán)坯的高度、H2矩形環(huán)件的高度、R1矩形環(huán)坯的外徑；當乳制過程進入穩(wěn)定狀態(tài)后，將錐輥逐步放下，并與工作臺持平；當徑向進給量與軸向進給量均達到目標后停止進給，矩形環(huán)件在環(huán)乳機的作用下轉動，一段時間后停止，將矩形環(huán)件取出。
[0007]所述徑向進給速度與軸向進給速度的關系如下:
[0008]Si/vi = S2/v2
[0009]式中，S1為徑向進給的總量；
[0010]S2為軸向進給的總量；
[0011]V1為徑向進給速度；
[0012]V2為徑向進給速度。
[0013]所述徑向進給的驅動力^滿足如下關系:
[0014]Fi = aXnoXoXHXLi
[0015]式中，^為徑向進給的驅動力；
[0016]a為矩形環(huán)件展寬而導致的壓力增大系數，取2.0?2.4;
[0017]no為實時應力狀態(tài)系數；
[0018]σ為材料的流動應力；
[0019]H為矩形環(huán)坯的實時高度；
[0020]L1S芯輥與矩形環(huán)坯接觸的實時弧長。
[0021 ]所述軸向進給的驅動力^滿足如下關系:
[0022]ρ2 = β X11Q X σ XB X L2
[0023]式中，軸向進給的驅動力；
[0024]β為矩形環(huán)件高度減小而導致的壓力增大系數，取2.8?3.2;
[0025]no為實時應力狀態(tài)系數；
[0026]σ為材料的流動應力；
[0027]B為矩形環(huán)坯的實時厚度；
[0028]L2S錐輥與矩形環(huán)坯接觸的實時弧長。
[0029]所述鐵基高溫合金為GH907合金。
[0030]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0031 ]本發(fā)明所述鐵基高溫合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法，通過將錐棍抬升h = 5mm?10mm，使矩形環(huán)件發(fā)生小量的傾斜，改變了乳制時金屬材料的流動，使其在各個方向保持一 Sc ο
[0032]將主輥的轉速設置為1.0rad/s，徑向進給速度為2.5mm/s，軸向進給速度為1.5mm/s，以及徑向進給速度與軸向進給速度滿足關系式S1ZV1 = S2ZV2，是為了保證切線方向的材料流動速度與徑向、軸向的材料流動速度一致。
[0033]徑向進給的總量為S1 = B1-Bd(H1Xh)AR1以及軸向進給的總量=X10/2?，一方面使矩形環(huán)坯發(fā)生充分的塑性變形，提高力學性能；另一方面是為了補充錐輥抬尚而引起的尺寸差異。
[0034]徑向進給的驅動力F1滿足關系式F1= Ct Xno X σ XHXL1，向進給的驅動力F2滿足關系式F2 = β X no X σ X B X L2，使矩形環(huán)坯在徑向、軸向發(fā)生塑性變形，同時防止因環(huán)坯傾斜而產生的上下串動。
[0035]采用上述方法制備的鐵基高溫合金矩形環(huán)件，其組織均勻、性能較好，各向力學性能基本保持一致，以牌號為GH907的鐵基高溫合金矩形環(huán)件為例:
[0036]經檢測該合金矩形環(huán)件的徑向室溫拉伸性能，其抗拉強度為1165MPa(大于設計使用要求的1035MPa)，伸長率為0.2%時的屈服強度為83010^(大于設計使用要求的72510^)，斷后伸長率為13% (大于設計使用要求的5% )。
[0037]經檢測該合金矩形環(huán)件的軸向室溫拉伸性能，其抗拉強度為1150MPa(大于設計使用要求的1035MPa)，伸長率為0.2%時的屈服強度為82410^(大于設計使用要求的72510^)，斷后伸長率為13% (大于設計使用要求的5% )。
[0038]經檢測該合金矩形環(huán)件的切向室溫拉伸性能，其抗拉強度為1182MPa(大于設計使用要求的1035MPa)，伸長率為0.2%時的屈服強度為84210^(大于設計使用要求的72510^)，斷后伸長率為14% (大于設計使用要求的5% )。
[0039]上述理化檢測結果表明，改進后的乳制成形方法生產鐵基高溫合金矩形環(huán)件，其各向力學性能基本相同且均符合要求。
【附圖說明】
[0040]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0041]圖1是本發(fā)明所述鐵基高溫合金矩形環(huán)件各向同性乳制方法示意圖。
【具體實施方式】
[0042]實施本發(fā)明所述的鐵基高溫合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、機械手、環(huán)乳機等設備。下面以我國材料牌號為GH907的鐵基高溫合金為例來詳細說明該